一种多孔微结构光纤预制棒的抛光装置及抛光方法

本发明属于有孔玻璃光纤预制棒处理领域领域，具体涉及一种多孔微结构光纤预制棒的抛光装置及抛光方法。

背景技术：

1、硫系玻璃是一种优异的红外材料，其具有热化学稳定性良好、中远红外透过性能优良、机械性能佳、非线性特性极高等特点。结合结构灵活可调的微结构光纤，硫系玻璃多孔微结构光纤在传感、红外超连续谱、红外通信、空间消零干涉仪等方面有着广阔的应用前景。

2、目前硫系玻璃多孔微结构光纤预制棒的制备方法主要有堆积法、铸造法、挤压法以及钻孔法。堆积法是用高纯毛细玻璃管排列成一定结构，再将其固化形成预制棒。其原理简单，但操作要求性高，很难实现大空芯或者特定复杂结构光纤的制备。特别是无法使硫系等软玻璃光纤的毛细玻璃管完美贴合，管与管之间会形成界面缺陷。另外，在制备过程中容易引入杂质，从而导致光纤损耗增大。而铸造法和挤压法受制于技术难度和使用条件，同样难以制备出理想结构；其中铸造法由于石英和硫系玻璃热膨胀系数差别大导致预制棒制备成功率极低，挤压法很难制备出均匀的多孔微结构光纤。而钻孔法是在玻璃棒上打孔直接成型，并能够与超声波、激光、数控机床等多种技术结合，适用于各种多孔微结构光纤预制棒的加工。但钻孔加工后的预制棒通常存在气孔内壁粗糙的问题，导致光纤波导泄露模式增强，散射损耗增大，所以需要对钻孔之后的预制棒进行内孔壁抛光处理。目前对于微结构光纤内孔壁抛光的研究较少，硫系玻璃微结构光纤内孔壁抛光的研究更少。常见的抛光方法主要有机械抛光、磁力抛光、化学抛光等。受限于光纤预制棒的机械属性(脆性大、硬度低、表面易划伤等)、形状(内部多圈圆柱面)、尺寸(典型尺寸为：长度100mm、直径10-30mm、内径为0.1-2mm)及设备投入等，使得抛光方法的选择存在较大的局限性。在专利zl202120768278.9中，公布了一种预制棒内部颗粒清理装置，通过直线气缸将清理管推入到预制棒的内孔中，通过电机带动清理棒转动，使得内孔表面附着的二氧化硅颗粒从内孔的表面脱离。其清理装置可以清理石英预制棒内壁附着的二氧化硅粉尘等大颗粒，但无法对粗糙表面进行抛光。专利zl201710030081.3公布了一种光纤预制棒抛光液循环系统，该系统采用磁力抛光方法，一般针对沉浸在抛光液回路中的单孔管进行抛光，受限于磁场控制技术无法实现同时对多孔进行抛光。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服传统玻璃抛光方法在光纤预制棒的抛光过程中精度较低、质量不稳定、自动化程度低的缺点，提供一种利用化学溶液对硫系光纤预制棒空气孔内表面进行抛光的一种装置，实现硫系光纤预制棒的高效及高质量加工。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多孔微结构光纤预制棒的抛光装置，包括：抛光室，所述抛光室包括进液箱以及位于所述进液箱下方的出液箱，

3、所述进液箱上设置有一端开口的进液腔，所述出液箱上设置有一端开口的出液腔，所述进液腔上的开口与所述出液腔上的开口相对设置，且所述出液箱与所述进液箱之间可相互靠近或远离；

4、抛光液供给单元，所述抛光液供给单元与所述进液箱相连通，当预制棒的上端伸进所述进液腔内后，所述出液箱与所述进液箱相互靠近，此时预制棒的下端伸进出液腔内；

5、进液控制单元，所述进液控制单元用于所述抛光液供给单元与所述进液箱之间的通断。

6、本发明意在通过化学抛光方法消除多孔微结构光纤界面缺陷，使空气孔内壁光滑，降低其光纤波导散射，将光更好的束缚在纤芯中，为此本发明适用于硫系玻璃多孔微结构光纤预制棒的抛光，解决了传统机械方法抛光预制棒过程表面精度低、效率不高、仅仅适用于平整表面以及大孔径空气孔抛光的问题，改善了硫系光纤预制棒内孔壁界面缺陷，解决了光纤波导损耗大的问题。

7、作为优选，还包括调节杆，所述进液箱与所述出液箱均与所述调节杆滑动配合，所述进液箱与所述出液箱可顺着所述调节杆的方向相互靠近或远离。通过设置有调节杆，对进液箱与出液箱的移动方向进行限制，保证进液箱与出液箱相互靠近时，进液箱上的开口与出液箱上的开口对齐，使得预制棒的下端可精准伸进出液箱内。

8、作为优选，所述进液箱上固定设置有压力调节器。钻孔之后的预制棒内孔壁会有凹陷缺陷，直接接触液体会有气泡贴敷在表面，通过压力调节器给进液腔提供压力并打开超声振动使抛光液和预制棒完美贴合并且反应。

9、作为优选，所述进液控制单元包括设置在所述抛光液供给单元与所述进液箱之间的进液控制阀门。

10、作为优选，进液控制阀门包括设置在进液箱上的闸板，闸板的运动方向与抛光液的流动方向相垂直，当需要对抛光液供给单元与所述进液箱之间的连接断开时，只需控制闸板向着进液箱内移动即可，反之，控制闸板向着远离进液箱的方向移动即可将进液箱与供给单元连通，通过控制闸板的移动方向即可控制供给单元与进液箱之间的通断，操作简单，响应速度快。

11、作为优选，所述出液箱上连通有废液回收箱，所述废液回收箱与所述出液箱之间设置有出液控制阀门。当需要进行多次抛光或者抛光结束时，可以打开出液控制阀门将抛光残余液通过出液控制阀门排出，废液回收箱便于将抛光残余液收集并进行回收处理。

12、作为优选，还包括循环控制器，所述循环控制器分别与所述进液控制阀门、所述出液控制阀门相连接。需要进行多次抛光时，经过预计算通过循环控制器设置进液阀门和出液阀门的打开和关闭时间，最终达到本发明需要的抛光效果。

13、作为优选，所述抛光液供给单元包括抛光液储存罐，所述抛光液储存罐的出液口与所述进液腔相连通。储液罐可对抛光液进行密封保护，防止其被灰尘污染，影响抛光效果。

14、作为优选，所述抛光液储存罐与所述进液箱之间还设置有流量控制仪。在将腐蚀抛光溶液注入进液腔中时，可通过流量控制仪设置合适溶液流速，使腐蚀抛光溶液进入到进液腔中，提升抛光效果。

15、作为优选，所述进液箱和所述出液箱的外壁上均固定设置有振动机。通过压力调节器和振动机的配合，使得抛光液直接与预制棒直接贴合无缝隙，从而达到优良的腐蚀抛光效果。

16、本发明的另一个目的在于提供一种抛光方法，使用多孔微结构光纤预制棒的抛光装置，所述抛光方法包括如下步骤：将多孔微结构光纤预制棒的上端放入进液腔中，调节进液箱和出液箱的距离，使多孔微结构光纤预制棒的下端放入出液腔中，并用密封胶分别均匀涂敷于进液腔和光纤预制棒、出液腔和光纤预制棒的连接处，然后打开进液控制单元，使抛光液供给单元中的抛光液流入进液腔中对多孔微结构光纤预制棒进行抛光处理。

17、与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明利用化学抛光法，在浓度一定的情况下，通过抛光装置精确控制反应时间，抛光溶液不循环使用，从而实现了光纤预制棒中任意结构和尺寸空气孔内壁的精确抛光，此方法大幅度改善了钻孔法带来的预制棒内孔壁粗糙以及硫系微结构光纤散射损耗大的问题。

技术特征：

1.一种多孔微结构光纤预制棒的抛光装置，其特征在于，包括：抛光室，所述抛光室包括进液箱(11)以及位于所述进液箱(11)下方的出液箱(12)，所述进液箱(11)上设置有一端开口的进液腔(111)，所述出液箱(12)上设置有一端开口的出液腔(121)，所述进液腔(111)上的开口与所述出液腔(121)上的开口相对设置，且所述出液箱(12)与所述进液箱(11)之间可相互靠近或远离；

2.如权利要求1所述的多孔微结构光纤预制棒的抛光装置，其特征在于，还包括调节杆(4)，所述进液箱(11)与所述出液箱(12)均与所述调节杆(4)滑动配合，所述进液箱(11)与所述出液箱(12)可顺着所述调节杆(4)的方向相互靠近或远离。

3.如权利要求1所述的多孔微结构光纤预制棒的抛光装置，其特征在于，所述进液箱(11)上固定设置有压力调节器(112)。

4.如权利要求1所述的多孔微结构光纤预制棒的抛光装置，其特征在于，所述进液控制单元(3)包括设置在所述抛光液供给单元(2)与所述进液箱(11)之间的进液控制阀门。

5.如权利要求4所述的多孔微结构光纤预制棒的抛光装置，其特征在于，所述出液箱(12)上连通有废液回收箱(5)，所述废液回收箱(5)与所述出液箱(12)之间设置有出液控制阀门(6)。

6.如权利要求5所述的多孔微结构光纤预制棒的抛光装置，其特征在于，还包括循环控制器(7)，所述循环控制器(7)分别与所述进液控制阀门、所述出液控制阀门(6)相连接。

7.如权利要求1所述的多孔微结构光纤预制棒的抛光装置，其特征在于，所述抛光液供给单元(2)包括抛光液储存罐，所述抛光液储存罐的出液口与所述进液腔(111)相连通。

8.如权利要求7所述的多孔微结构光纤预制棒的抛光装置，其特征在于，所述抛光液储存罐与所述进液箱(11)之间还设置有流量控制仪(8)。

9.如权利要求1所述的多孔微结构光纤预制棒的抛光装置，其特征在于，所述进液箱(11)和所述出液箱(12)的外壁上均固定设置有振动机(9)。

10.一种抛光方法，其特征在于，使用如权利要求1-9任一所述的多孔微结构光纤预制棒的抛光装置，所述抛光方法包括如下步骤：将多孔微结构光纤预制棒的上端放入进液腔(111)中，调节进液箱(11)和出液箱(12)的距离，使多孔微结构光纤预制棒的下端放入出液腔(121)中，并用密封胶分别均匀涂敷于进液腔(111)和光纤预制棒、出液腔(121)和光纤预制棒的连接处，然后打开进液控制单元(3)，使抛光液供给单元(2)中的抛光液流入进液腔(111)中对多孔微结构光纤预制棒进行抛光处理。

技术总结
本发明公开了一种多孔微结构光纤预制棒的抛光装置，包括：抛光室，抛光室包括进液箱以及位于进液箱下方的出液箱，进液箱上设置有一端开口的进液腔，出液箱上设置有一端开口的出液腔，进液腔上的开口与出液腔上的开口相对设置；抛光液供给单元，抛光液供给单元与进液箱相连通；进液控制单元，进液控制单元用于抛光液供给单元与进液箱之间的通断，本发明还公开了利用上述抛光装置进行抛光的方法，本发明利用化学抛光法，在浓度一定的情况下，通过抛光装置精确控制反应时间，抛光溶液不循环使用，从而实现了光纤预制棒中任意结构和尺寸空气孔内壁的精确抛光，此方法大幅度改善了钻孔法带来的预制棒内孔壁粗糙以及硫系微结构光纤散射损耗大的问题。

技术研发人员：刘自军,梁亚琛,王训四,沈祥,戴世勋,张培晴,刘永兴,赵思轲
受保护的技术使用者：宁波大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14